RECICLADO IN SITU EN

FRÍO DE PAVIMENTOS

EMPLEANDO EMULSIONES

ASFÁLTICAS

Víctor Manuel Villa Chaman

APLICACIÓN: Colegio FAP Manuel

Polo Jiménez, Urb. San Gabino –

Santiago de Surco

TEMA

Reciclado de pavimentos in situ en frío

empleando emulsiones asfálticas catiónicas

en la rehabilitación de una carpeta asfáltica

de prueba en la costa peruana.

PROBLEMA

¿La técnica de rehabilitación de

pavimentos de reciclado en frío empleando

emulsiones asfálticas es una alternativa

viable (técnico-económica) en la

rehabilitación de las carreteras peruanas?

HIPÓTESIS

Esta técnica reduce los costos en la rehabilitación de carreteras, y la aplicación y maquinaria a usar es básicamente la misma que para una rehabilitación convencional, por lo que el reciclado de pavimentos en frío empleando emulsiones asfálticas catiónicas si es una alternativa viable (técnico-económica) en la rehabilitación de las carreteras peruanas.

OBJETIVO GENERAL

Mostrar que el reciclado de pavimentos en

frío empleando emulsiones asfálticas

catiónicas es viable en la rehabilitación de

las carreteras peruanas, debido a que

económicamente es rentable y

técnicamente posible.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

El primero es describir los conceptos

básicos y las pautas iniciales en el

desarrollo de la presente investigación.

El segundo es describir el proceso de

evaluación estructural y dimensionamiento

del pavimento reciclado a ser colocado en

el tramo de prueba.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

El tercero es describir el proceso de diseño

de la mezcla asfáltica a usar en el

reciclado.

El cuarto es describir el proceso de

aplicación de la mezcla asfáltica en el

tramo a rehabilitar.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

El quinto es describir los parámetros

iniciales de la carpeta colocada.

El último es comparar los beneficios de la

técnica de reciclado de pavimentos en frío

empleando emulsiones asfálticas catiónicas

versus una técnica convencional de

rehabilitación.

MARCO TEÓRICO

Básicamente se definió términos y

conceptos, y se mostró la realidad local.

MAR: Material Asfáltico Recuperado

(RAP por sus siglas en inglés)

MARE: Mezcla Asfáltica Reciclada con

Emulsión.

DIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL

DEL PAVIMENTO RECICLADO

Para realizar este dimensionamiento se usó

la “Guía para el dimensionamiento de

firmes reciclados in situ en frío” publicada

por la empresa Probisa de España y gracias

a la ayuda de los profesores de la

Universidad Politécnica de Madrid, Miguel

Ángel del Val y Sandro Rocci.

DISEÑO DE LA MEZCLA

ASFÁLTICA

Análisis al MAR

Diseño del MARE óptimo de laboratorio

Elaboración del MARE óptimo de

laboratorio

Análisis del MARE óptimo de laboratorio

Acopio del MAR

Cuarteando el MAR

Lavado asfáltico del MAR

Granulometría al MAR

Preparando el MARE

Compactando el MARE

Curando las briquetas

Hallando la estabilidad y el flujo

en la prensa Marshall

Criterios de Diseños de Mezcla, según

el Instituto del Asfalto

Propiedad en ensayo Mínimo Máximo

Estabilidad, kg a 22.2ºC

Mezclas pavimentación 227 -----

Vacíos Totales, %

Mezcla compacta 2 8

Pérdida de Estabilidad, %

Después de 72 horas de inmersión a 72ºF (22.2ºC)

----- 50

Humedad Absorbida, %

Después de 72 horas de inmersión a 72ºF (22.2ºC)

----- 4

Recubrimiento de Agregado, %

50 -----

Tabla resumen de los resultados de

los ensayos de las diferentes mezclas

Ensayo Resultado

3% 4% 5% 6% 7% 8%

Estabilidad, kg a 72ºF (22.2ºC)

Mezclas pavimentación 477.86 698.85 754.21 809.99 653.27 471.76

Vacíos Totales, %

Mezcla compacta 4.13% 3.14% 2.72% 2.71% 2.30% 1.95%

Pérdida de Estabilidad, %

Después de 72 horas de inmersión a

72ºF (22.2ºC)

43.89% 26.26% 20.54% 10.68% 6.76% 4.64%

Humedad Absorbida, %

Después de 72 horas de inmersión a

72ºF (22.2ºC)

2.75% 2.39% 1.93% 1.33% 1.25% 0.54%

Recubrimiento de Agregado, %

cumple cumple cumple cumple cumple cumple

PROCESO CONSTRUCTIVO

DEL TRAMO DE PRUEBA

Datos de la Obra:

Lugar: Colegio Manuel Polo Jiménez, Urb. San Gabino – Surco

Fecha: 21 de Octubre del 2006

Área de aplicación: 185.31 m2

Volumen: 11.12 m3

Ejecutor: Servicio de Ingeniería de la Fuerza Aérea del Perú

Tipo de Aplicación: Reciclado de pavimentos en frío

Área de aplicación

Área de aplicación totalmente

imprimada

Elaborando el MARE con

mezcladora

Insumos para la elaboración del

MARE

Cargador preparando el MARE

Los dos tipos de mezclas

Mezcla 1, elaborada

con mezcladora

Mezcla 2, elaborada

con cargador

Área totalmente compactada

PARÁMETROS INICIALES A

LA ENTRADA DE SERVICIO

Resultados de la Mezcla 1, elaborada con

mezcladora:

Porcentaje de cemento asfáltico: 9.06%

Granulometría: dentro del Huso

granulométrico

Estabilidad: 456.13 kg.

Porcentaje de vacíos: 2.93%

PARÁMETROS INICIALES A

LA ENTRADA DE SERVICIO

Resultados de la Mezcla 2, elaborada con

cargador frontal:

Porcentaje de cemento asfáltico: 8.86%

Granulometría: dentro del Huso

granulométrico

Estabilidad: 588.66 kg.

Porcentaje de vacíos: 2.17%

ANÁLISIS DE BENEFICIOS

Ver cuadro

CONCLUSIONES

Como se ve en la lista de empresas que tienen alguna relación con la aplicación de reciclados en frío, éstas aun son pocas, por lo que en estos momentos hay un mercado muy interesante por satisfacer.

CONCLUSIONES

A lo largo del proceso de búsqueda de información para esta tesis no se pudo hallar especificaciones técnicas nacionales que permitieran seguir algunos parámetros, por lo que se tuvo que acudir a especificaciones de otros países que están más adelantados en la investigación y uso generalizado de esta técnica.

CONCLUSIONES

Aún el manejo de las emulsiones asfálticas

está en la etapa de aprendizaje en el país,

por lo que la experiencia, por parte del

personal técnico a la hora del proceso de

aplicación es limitada.

CONCLUSIONES

Si bien los valores obtenidos después de realizar algunos ensayos a la mezcla elaborada en obra, están dentro de lo permitido, hay valores que han variado significativamente en relación a la mezcla elaborada en el laboratorio, especialmente el valor de la estabilidad. Pero esta variación tiene respuesta al factor de no haber podido realizar la fabricación de las briquetas, a romper en la prensa Marshall, hasta una semana después de haber elaborado la mezcla. Aunque la muestra se aisló y se mantuvo su humedad, con el paso de los días el poder cementante de la emulsión pierde efecto y por ello este valor hay que tomarlo con cuidado.

CONCLUSIONES

Otro factor que afectó en el comportamiento del MARE son los cambios que se hicieron sobre la marcha de la elaboración de la mezcla, como el agregarle la arena gruesa, lo que indica la poca flexibilidad del diseño de las mezclas con emulsiones asfálticas y recomendar seguir estrictamente las dosificaciones obtenidas en el laboratorio.

CONCLUSIONES

En base a la aplicación realizada en el tramo de prueba, se pudieron extraer costos precisos de la elaboración y aplicación de un reciclado in situ en frío con emulsión asfáltica catiónica y se llegó a obtener un ahorro entre el 10 y 20% (13.97%) en comparación de haberla realizado con un método convencional, como es el usar mezcla asfáltica en caliente.

CONCLUSIONES

Se puede afirmar que estos costos pueden

reducirse aun más, en el caso de la rehabilitación

con el método de reciclado in situ en frío con

emulsión asfáltica, debido a que en el tramo de

prueba se experimentó con esta técnica por lo que

los rendimientos fueron bajos, pero con el tiempo

estos irán mejorando con la experiencia y por lo

tanto bajando los costos de ésta.

CONCLUSIONES

Si monetizamos los beneficios técnicos y

ambientales del uso del reciclado in situ en frío

podemos decir que el ahorro económico es aun

mayor al antes mencionado.

CONCLUSIONES

Si bien en esta tesis el reciclado in situ en frío de pavimentos usando emulsiones asfálticas se analizó en un inicio como un método de rehabilitación, la aplicación fue un método constructivo, por lo que se puede concluir que esta técnica puede ser aplicada de ambas formas, tanto en pavimentos a rehabilitar como en la construcción de nuevos pavimentos de bajo tránsito y debido a su menor costo favorecer la pavimentación en zonas marginales.

CONCLUSIONES

Ya hay convenios o acuerdos o simplemente interés por parte de algunas instituciones (EMAPE, Servicio de ingeniería de la FAP, SUPERPAVIMENTOS y SEDAPAL) de utilizar el pavimento antiguo extraído de los trabajos realizados y que son almacenados para luego reutilizarlo en sus propias obras, por lo que podemos decir que la aplicación del reciclado en el Perú está tomando impulso y tal vez llegue a ser tan utilizado como en otros países.

CONCLUSIONES

Como conclusión final se puede afirmar,

en parte debido al desarrollo de esta tesis,

que el uso del método de rehabilitación de

reciclado in situ en frío con emulsiones

asfálticas catiónicas es viable tanto

ambiental, técnica y económicamente en el

país.

RECOMENDACIONES

Si bien la aplicación del tramo de prueba solo se le colocó la base reciclada, ésta debe llevar un tratamiento superficial para asegurar la vida útil del pavimento, debido a que esta capa reciclada es más porosa y por consiguiente más susceptible a la meteorización.

RECOMENDACIONES

Si bien el MARE para el tramo de prueba fue elaborado de dos maneras diferentes, ninguna de estas dos es recomendable para tramos significativos de pistas. Pero para tramos pequeños que podrían ser estacionamientos de colegios, calles vecinales, losas deportivas, etc., ambos métodos, con mezcladora y cargador frontal, son rentables. Con el cargador frontal la aplicación es más económica pero la mezcla no es tan homogénea que como con la mezcladora.

RECOMENDACIONES

Para tramos largos se recomienda usar un tren completo de reciclado en frío (tipo WR4200), que realiza todas las operaciones en una sola pasada dejando listo para la compactación o bien usar una fresadora, camión cisterna y motoniveladora, siendo esta segunda opción las más económica para nuestro medio.

RECOMENDACIONES

Es muy importante seguir con la investigación de este tipo de técnica de rehabilitación, para así ir ganando experiencia y tal vez ajustarla de alguna manera a nuestra realidad y así poder mejorar costos, rendimientos, etc. Por lo que es muy importante realizar trabajos posteriores de investigación y ya no solo quedarse en la etapa de diseño y tramo de prueba como en esta tesis sino ver su comportamiento durante su vida útil, como rehabilitar las bases recicladas, averiguar cuantos ciclos de reciclado puede realizarse con este material, etc.